شبیه‌سازی سه‌بُعدی میدان جریان در حوضچه‌ رسوب‌گیر گردابی با استفاده از مدل عددی Ssiim

انتقال رسوبات در کانال های آبیاری یکی از چالش های مهم در طراحی سیستم های آبیاری می باشد. حوضچه رسوب گیر گردابی (vsb) یکی از انواع رسوب گیرهای با ابعاد کم و راندمان بالا می باشد که با استفاده از گردابه های جریان، رسوبات را حذف می کند. پژوهش های صورت گرفته در مورد ساختار جریان در vsbها عمدتا بر پایه مدل های فیزیکی و آزمایشگاهی بوده و مطالعات مدلسازی ریاضی کمی در مورد ساختار جریان درون این نوع رسوب گیر انجام شده است. در این پژوهش میدان جریان سه بعدی درون vsb با استفاده از مدل ssiim شبیه سازی شد و نتایج میدان سرعت حاصل از مدل های تلاطمی موجود در مدل با مقادیر آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل ssiim قادر به شبیه سازی پدیده های غالب درون vsb همچون گردابه مرکزی و گردابه های ثانویه در اطراف دیواره ها می باشد. همچنین نتایج نشان داد که توزیع سرعت مماسی در حوضچه رسوب گیر گردابی در بعضی از قسمت های میدان که دارای فاصله بیشتری از کانال های ورودی و خروجی می باشند، از توزیع گردابه ترکیبی رانکین پیروی می کند هر چند این گزاره در همه قسمت های میدان صادق نیست. مدل تلاطمی kε نتایج غیرقابل قبولی را برای توزیع سرعت مماسی بدست می دهد، در حالی که  توزیع های سرعت مماسی و شعاعی بدست آمده از مدل k-ω انطباق قابل قبولی با اندازه گیری های آزمایشگاهی دارد.

3D Simulation of Flow Field in Vortex Settling Basin Using SSIIM Numerical model

Sediment transport in irrigation canals is an important issue in the design and operation of irrigation systems. The vortex‐settling basin (VSB) is a small scale, efficient, and economical device that using only the flow vortices to remove sediments. Most studies which explain flow patterns in VSBs are experimentally based on velocity measurements inside the VSBs in the laboratoary, and mathematical modeling studies are rare. The SSIIM model was used in this study to simulate the threedimensional velocity distribution in a VSB, and the flow distribution obtained from available turbulence models in SSIIM were compared with experimental measurements. The results showed that the SSIIM model is able to capture the main features of the flow field, including the central vortex and secondary flows near the walls. The results also indicate that tangential velocity follows the combined Rankin vortex only in regions far from the inlet and outlet channels; however, this statement is not true in other regions. The kε turbulence model produces unacceptable results for the tangential velocity distribution, while both the tangential and radial velocity distributions obtained from the k-ω model are in reasonable agreement with laboratory measurements.